重载汽车制动系统设计与试验分析

第３８卷第１期２０１１年２月拖拉机与农用运输车Ｔｒａｃｔｏｒ＆ＦａｒｍＴｒａｎｓｐｏｒｔｅｒＶ０１．３８Ｎｏ．１Ｆｅｂ．，２０１１重载汽车制动系统设计与试验分析韩建云１：曾恒２，杨建伟３（Ｉ．太原长安重型汽车有限公司，太原００００３２；２．太原科技大学机械电子工程学院，太原０３００２４；３．北京建筑工程学院机电与汽车工程学院，北京１０００４４）摘要：为保证汽车制动稳定性，减小或消除前后制动器制动的时间差，在汽车传统制动系统的基础上，通过优化和分析，设计了新的制动系统。将新研制的制动系统安装在国内某重栽汽车上，并在交通部实验场进行不同附着系数路面的制动试验，结果表明，所设计的制动系统安全性能提高、性能良好，并满足国家标准要求。关键词：制动系统；重载汽车；制动试验中图分类号：Ｕ４６３．５文献标识码：Ｂ文章编号：１００６一０００６（２０１Ｉ）ＯＩ－００３５－０５ＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｅｓｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｅａｖｙＶｅｈｉｃｌｅＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍＨＡＮ胁，ｌ－ｙｕｎｌ，ＺＥＮＧ胁昭２，ＹＡＮＧ－，施ｎ－ｗｅｔ’（Ｉ．ＴａｉｙｕａｎＣｈａｎｇ’ａｎＨｅａｖｙ・ｄｕｔｙＶｅｈｉｃｌｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｔａｉｙｕａｎ００００３２．Ｃｈｉｎａ；２．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３（）０：２４。Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｃｈｉｎｅ・ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙａｎｄＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｍｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｂｒａｋｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｄｕｃｅａｑｄｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｌｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｆｒｏｎｔａｎｄｐａｐｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎａｏｎｒｅａｒｂｒａｋｅｓ，ｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｉｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｈｏｍｅ，ａｎｄｔｅｓｔｅｄｉｎｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｒｏａｄｆｏｒｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｓｔａｌｌｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｒａｋｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃａｎｈｅａｖｙｃａｒａｔｌｅｓｔ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓａｆｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓａｄｖａｎｃｅｄ，ｗｅｌｌａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｎａｔｉｏｎａＩｓｔａｎｄａｒｄｓ．ＫｅｙｗＯｒｄＳ：Ｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；Ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙｔｒｕｃｋ；Ｂｒａｋｉｎｇｔｅｓｔ随着经济的快速发展，要求不断提高公路的运输能力，由此带来了商用重型汽车的广大商机。在国内，几乎大多数汽车大型厂家都投入巨大的人力和物力于重型商用车的开发中。汽车行驶速度的提高及道路行车密度增大，要求汽车行驶安全性能将越来越高。此外，随着重型商用车市场竞争的加剧，研究开发出高可靠性能制动系统，为安全行驶提供保障，也是提高企业产品市场竞争力的关键【Ｉ以：。本研究通过对现有国内外６×４型重载汽车制动系统的对比分析，并在分析现有国产重型车的制动系统中出现的缺陷和不足的基础上，针对国内某汽车公司的某车型（性能参数见表１），对６Ｘ４型重载汽车设计了新的制动回路，并将该系统装载于实车中，通过在不同附着系数路面下的制动性能试验和台架试验对整车的制动性能进行了研究。１１．１参数表１试验样车１６ｘ４商用车）主要性能参数Ｔａｂ．１ＭａｉｎＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＴｅｓｔＳａｍｐｌｅＶｅｈｉｃｌｅ数值９２００×２４９８×３３４外形尺寸（长×宽Ｘ高）／ｒａｍ轴数轴距ｊ＇ｍｍ轮胎数轮胎规格总质量／ｋｇ空载质惯／ｋｇ轴荷／Ｎ最高车速／（ｋｍ・ｈ叫）最大允许轴荷（前／后）／Ｎ质心高度（空／满载）／ｒａｍ制动系统气压／ＭＰａ４３２∞８００＋Ｉ３５０１０ｌＩ．００ｌ毪０２５０００１２０００５００（前）／７６５００（后）９５７００００／１８００００（并双轴）Ｏ．８８６０／Ｉ６９０制动系统设计主要回路的设计‘３－５】目前市场上表现良好的红岩、陕汽、中国重汽安收稿日期：２０１０－０７—２２万方数据装的制动系统普遍采用了单继动阀和差动阀的布局方式，且制动系统的管路多采用尼龙软管以方便布置，管路接头采用标准的快接接头型式。由于气压制动系统的时间滞后特性，目前制动系统开发多采用优化管路布局和制动阀类的配置来缩短压缩气流从储气筒到达制动气室的时间，另大多数汽车厂家还有加大制动管路通气直径的趋势，目的是为了加大管路的通气量，减少制动压力的建立时间。图１为国内常见６ｘ４重型车制动系统布局方式。Ｉ．空气压缩机２．空气干燥器３．四回路保护阀４．贮气简５．放水阀６．低压报警器７．离合器助力器８．再生贮气简９．制动开关１０．前制动气室ＩＩ．制动阀１２．双针气压表１３．手制动阀１４．单向阀１５．中后桥继动阀１６．差动式继动阀１７．弹簧制动缸１８．快放阀１９．ＡＢＳ气压调节阀图１国内常见６ｘ４重型车制动系统布局图Ｆｉｇ．１ＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍＬａｙｏｕｔｆｏｒＣｏｍｍｏｎ６ｘ４Ｍｏｄｅｌｓ这种布置方式的特点是在中后桥的行车制动管路中采用一个继动阀来为中后桥４个车轮制动气室充气，继动阀的控制气压由脚制动阀的一个输出气路提供；继动阀有两个输出气路端口，一个端口连接气路为中后桥左侧两个车轮制动气室充气，另一个端口连接管路为右侧两个车轮制动气室充气。车辆的前桥采用一个快放阀，其两个输出端口分别为左右两侧的前轮制动气室充气。该种布置方式主要是为了加装ＡＢＳ系统而设置的布局配置。对于装有ＡＢＳ系统的车辆，可以由ＥＣＵ对左右两侧的车轮进行压力调节（中后桥车轮统一调节压力），而对于没有安装ＡＢＳ的车型，则为了改装的方便性也较多采用这种布置方式。对于不装备ＡＢＳ而采用此种管路布局方式的行车制动系统，由于阀体本身制造过程中质量出现的不一致性，可能会导致继动阀两侧车轮气室气压变化特点的不同，从而影响制动稳定性。同时，由于继动阀或差动阀只有１个输气管路进口，在制动时却需要通过２个出气口和三通接头为４个车轮制动气室充气，由于过多分流，会引起到各个轮边制动气室的气流流量变小，使气压建立时间过长，并导致制动反应时间长。在对已装有此种制动方式的重型车进行调研和试验分析中，还发现该类车型较多存在中后桥车轮比前桥车轮先发生制动抱死。因此在本制动系统设・３６・万方数据拖拉机与农用运输车第ｌ期２０１１年２月计时，在前桥部位用继动阀替换其他车型普遍采用的快放阀，以提高前桥车轮制动气室建立气压的速度，改善制动灵敏性。改进后的制动系统布局图见图２所示。Ｉ．空气压缩机２．空气干燥器３．四回路保护阀４．贮气简５．放水阀６．低压报警器７．离合器助力器８．再生贮气筒９．制动开关１０．前制动气室ＩＩ．制动阀１２．双针气压表１３．手制动阀１４．单向阀１５．继动阀１６．差动阀１７．弹簧制动缸图２改进后的制动管路布局图Ｆｉｇ．２ＢｒａｋｉｎｇＰｉｐｅｌｉｎｅＬａｙｏｕｔａｆｔｅｒＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ这种布置方式的特点：１）在中后桥的行车制动管路采用一个继动阀来为中后桥４个车轮制动气室充气，继动阀的控制气压由脚制动阀的一个输出气路提供；继动阀有两个输出气路端口，一个端口连接气路为中后桥左侧两个车轮制动气室充气，另一个端口连接管路为右侧两个车轮制动气室充气。‘２）车辆的前桥采用一个继动阀，其两个输出端口分别为左右两侧的前轮制动气室充气。３）阀类数量少、管路布置简单方便。１．２制动装置由图２可知，该制动系统主要由供能装置、控制装置、制动器及制动力调节装置等组成。气压制动系的供能装置包括产生气压能的单缸空气压缩机和存储气压能的湿储气筒、前桥储气筒、后桥储气筒、驻车应急制动储气筒，其将工作压力限制在安全范围内，防止气路过载、去除水、油等污染的空气处理单元，在一个回路失效时用以保护其余回路充气和供气，供能装置还有使系统气压能不受损失的４回路保护阀等。该车气压制动系的控制装置包括双腔制动阀、驻车制动和应急制动控制装置手控制动阀、缩短复合式后制动气室的充气管路和加速气室充气过程的继动阀等。制动力调节装置主要由ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ（简称ＡＢＳ）构成。ＡＢＳ是防止由于制动力过大造成的车轮抱死（尤其在光滑的路面上），以期获得最有效的制动效率和制动操纵稳定性，从而尽可能地避免交通事故和减轻事故造成的损害的一种机电一体化系统。其主要由电子控制单元（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ帏业“等：ｍ拔＾１：州曲系统№ｉｌ’ｊ酞幢仆卅Ｃｏｎ［ｒｏｌＬｌｌｉｌ．简釉、Ｆ（，“）、ｉＵ胜州和博感措３腓分纰成１２Ｉ差动阀储７ｅ筒和制ｚｍ７ｅ率扦之＿１ｊＪ般址Ｈ通过制动阀Ⅲ什路连接，返¨ｔｌｆｔ‘ｉ筒｜ｌ】ｊｉ埘Ｊｍ７Ｌ窀允７Ｌ以驶制功‘Ｌ审内卅缩卒’Ｌ排八凡’Ｌ．排必颁辽㈨『ｌ＝ｃ燎删础阀札储７Ｌ简．制曲７Ｌ帑和剖曲阀州Ｈ－较远的ｌｆ批Ｆ．这种ｉ上川允。ｔ和排７Ｌ将廿豉制：ｍ和懈际制ｚｍ的滞后［Ｉ，ｆ『ｌｈＪ过Ｋ，小利Ｊ二Ｔ’Ｌ个的坡叫制功州制曲址后的歧时Ⅲ建路础鹏们１．怍｝旺娜“斟３）：７’‘个ｉｌｉ＇ｉ；｛，｛ｒ驶时．从旷’Ｌ甜束ｎ々睢缩审’Ｌ从ｌＩＩ进入．址７讣ｑ¨５父闭．排’Ｌ刚ｆＪ６㈣＾‘州Ⅲ劬仆审荆Ｉ瞧的输…Ｉ２Ｊｍ大７ＬＩ＊’Ｌ【】２引Ｊ—Ｉ』３…ＬＪＩＪＪ±Ｌ【Ｉｆ＾＂’７．５ｍ７Ｌ㈣ｊ６］１１Ｌ…】７ｍⅨ目３｛∞月Ｆｉｇ３ＯｉｆｌｅｒｅｎｔｌａｉＶａｌｖｅ”１制动时，从制ｚｍ瑚米的Ｊ｜；甜ｉ乍７Ｌ从４』】Ｊ』＾Ａ雌．他衍垮７ｌ、行咒州州‘‘Ｌ删¨６．继ＩｆｌｉＣＪＪ｛：进‘Ｌ删ｆＪ５．脏缔｝卒气羟ｌ＿Ｉ从２ＩＩ输】＿｜Ｊ分ｑ：ｍ丛到Ｆ新时＋址，十ｌＦ７Ｌ删ｆ¨帅ｔ灭＿＿｛ｊ”１斛除制曲ＩＩ卜＾脏＋ＬⅢ～车，沂蜒７｜¨．排‘ＣＪｉ《Ｊｊ６十】ＪＩ：，逊７ＬＩＮｆ】５置Ｉ≈ｊ．仆＿、’Ｌ』ｌ、÷≠２Ｉ】．川７邙目¨６目…７ＬＩｊ３ＪＢ建排＾凡７Ｌ也他艘＂川２２ＡｌｌＨ气压调节器ＡＢＳ７Ｌ…州ｌＩＩ＂搽（…４）旧｛－雌作川址＾删曲正上＃ｔｔ｝Ｉ似据Ｉ，：ＣＬｎ々托制估０米增～ｌＩ般小或仪特一｛ｌｌ｜础７Ｃ窄晌剐功ｍＪ』ＡＩ］Ｓ’ＬＪＩ埘Ｈ器帕Ｉ．ｎ：坛』ｑ’如Ｆ。。殿，麓鬣嚣蕊‰。。万方数据【¨Ｊ＿ｉ山坩／Ｉｌｌ（【斜５）址人刊１Ｉ的‘ＬＫ儿矗Ｌ！ＦＪ＃Ｊ月：进７Ｌ脱＂ａ，他Ｉ｛胎』Ｉ、山埔肌．Ｊ｛ｉ缩ｑ，’Ｌ通过２ＩＩ流＾制动气奄．并进＾州、Ｊ目腔“．ｎＪＩＩｍ排７Ｃ膜片ｃ的Ｉ．部川时．服缩审７Ｌ近过通逆ｈ＇｛Ｊ仆闽ｆＪ＃进入（：腔，ｎ川ｎ・膜片ｔ的Ｆ酃，ｆ∞卅‘ｔ¨３父州２【Ｉ随打ｌＩＩ的Ｊ１；力增…ｌｎＪ增㈨叩‰黟；婴黧翩＊！：景篇‰“３７拖拉ｎ１ｏ收ＪＩｊ４输＊辨Ｉ搠２０１１年２Ｈ２试验与结果分析将１．进－制功系统安装Ｆ嘲内幕４＝’Ｈ１．，根据ＣＢ酞蝻ｉＩｉ分圳刈１进｝，冷卷制功（０”删）败能、哐复制ｒｏｌｌ．热制动器制动（“１’’＂）设能竹【｛ｒ４‘制曲酃讣火妓试驰．试验结米如击２所Ｈｉ．ＩＩｌ挺・｝ｉＩ】ｆ虻泼１：均满址Ⅲ怀喽求１２６７（｝１９９９（“１制勒系统±＾ｌＩ匈、盹能驶试验＾法》和（；Ｂ／ｒＬ３５９４—２００３｛帆础１。日Ｉ扯个防抱制动系统性能试验＾诚》托盘通ｍ蹬路童征试验场做台耀试验日环Ｍ附打系数路ｉｆｉ『；｝１４曲岵骑试验ｉ…ｌＪ奥地利德维创公；ｄ的ＤＥＷＥ—旦坚＿璺塑业塑塑业旦堕坐竺墅堕生堕旦壁生表２行车Ⅻ动效％试验＆镕￥“ｎｍ口５０１Ａ’“ｊ傲综合测砒仪（圳割腓ｇ＾ｎＩ些璺笪坚８所玳）时轩１。轮和１‘速等数据进行采浆和讣１｛『：４篾镞≈ＭＦ…＇ＤＩ）／Ｉ∞№ｆ＆一￡¨ｔＭⅫｍｎ＊ＭＦＩ】ｌｌ／ｃ…二）“自《’ｍ，ｎ１≤４５≥４ｑ３ｆ）６４３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